[go: up one dir, main page]

JP2016508808A - Frequency optimization in ultrasonic treatment - Google Patents

Frequency optimization in ultrasonic treatment Download PDF

Info

Publication number
JP2016508808A
JP2016508808A JP2015560804A JP2015560804A JP2016508808A JP 2016508808 A JP2016508808 A JP 2016508808A JP 2015560804 A JP2015560804 A JP 2015560804A JP 2015560804 A JP2015560804 A JP 2015560804A JP 2016508808 A JP2016508808 A JP 2016508808A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
target
frequencies
frequency
parameter
transducer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2015560804A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP6442788B2 (en
JP2016508808A5 (en
Inventor
コビ ボートマン,
コビ ボートマン,
ビテック, シュキ
シュキ ビテック,
エーヤル ザディカリオ,
エーヤル ザディカリオ,
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Publication of JP2016508808A publication Critical patent/JP2016508808A/en
Publication of JP2016508808A5 publication Critical patent/JP2016508808A5/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6442788B2 publication Critical patent/JP6442788B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61NELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N7/00Ultrasound therapy
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61NELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N7/00Ultrasound therapy
    • A61N7/02Localised ultrasound hyperthermia
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B90/00Instruments, implements or accessories specially adapted for surgery or diagnosis and not covered by any of the groups A61B1/00 - A61B50/00, e.g. for luxation treatment or for protecting wound edges
    • A61B90/36Image-producing devices or illumination devices not otherwise provided for
    • A61B90/37Surgical systems with images on a monitor during operation
    • A61B2090/374NMR or MRI
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61NELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N7/00Ultrasound therapy
    • A61N2007/0073Ultrasound therapy using multiple frequencies
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61NELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N7/00Ultrasound therapy
    • A61N2007/0078Ultrasound therapy with multiple treatment transducers

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Radiology & Medical Imaging (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Surgical Instruments (AREA)
  • Magnetic Resonance Imaging Apparatus (AREA)

Abstract

超音波療法では、音波処理の周波数は、特定の周波数範囲内に最適化されることにより、患者特異的様式において、標的における吸収または音響強度を最大限にすることができる。一実施形態において、患者内の標的の超音波療法のための患者特異的周波数最適化方法であって、方法は、(a)超音波変換器の少なくとも1つの区画に対して、かつ試験範囲内の複数の超音波周波数の各々に対して、標的を音波処理し、標的において吸収される超音波エネルギーの量と相関されるパラメータを測定することと、(b)少なくとも1つの区画の各々に対して、後続の超音波療法のために、試験範囲内の周波数のうち、測定されたパラメータの値に対応する周波数を選択することであって、測定されたパラメータの値自体が、標的において吸収される超音波エネルギーの最大量に対応する、こととを含む。In ultrasound therapy, the frequency of sonication can be optimized within a specific frequency range to maximize absorption or sound intensity at the target in a patient-specific manner. In one embodiment, a patient-specific frequency optimization method for targeted ultrasound therapy within a patient comprising: (a) at least one section of an ultrasound transducer and within a test range Sonicating the target for each of a plurality of ultrasonic frequencies and measuring a parameter correlated with the amount of ultrasonic energy absorbed at the target; and (b) for each of the at least one compartment Selecting a frequency corresponding to the measured parameter value among the frequencies within the test range for subsequent ultrasound therapy, wherein the measured parameter value itself is absorbed at the target. Corresponding to a maximum amount of ultrasonic energy.

Description

(関連出願への相互参照)
本願は、2013年3月6日に出願された米国仮特許出願第61/773,394号の優先権および利益を主張し、その全体を参照によって本明細書に援用する。
(Cross-reference to related applications)
This application claims priority and benefit of US Provisional Patent Application No. 61 / 773,394, filed Mar. 6, 2013, which is hereby incorporated by reference in its entirety.

(技術分野)
本発明は、概して、集束超音波療法に関し、より具体的には、標的における増加したエネルギー蓄積のために、超音波周波数を最適化するためのシステムおよび方法に関する。
(Technical field)
The present invention relates generally to focused ultrasound therapy, and more specifically to a system and method for optimizing ultrasound frequency for increased energy storage at a target.

(背景)
集束超音波(すなわち、約20キロヘルツを上回る周波数を有する音響波)は、患者内の内部身体組織を撮像する、または治療的に処置するために使用されることができる。例えば、超音波は、腫瘍を切除するために使用され、患者が侵襲的外科手術を受ける必要性を排除してもよい。本目的のために、圧電セラミック変換器が、患者外であるが、切除されるべき組織(「標的」)に近接して置かれる。変換器は、電子駆動信号を機械的振動に変換し、音響波の放出をもたらす(以下、「音波処理」と称されるプロセス)。変換器は、波が集束帯内に収束するように成形されてもよい。代替として、または加えて、変換器は、複数の個々に駆動される変換器要素から形成されてもよく、その位相(および随意に、振幅)はそれぞれ、相互から独立して制御されることができ、したがって、集束帯内に個々の音響波の強めあう干渉をもたらすように設定されることができる。そのような「位相アレイ」変換器は、変換器間の相対的位相を調節することによって、集束帯を異なる場所に操向することを促進する。磁気共鳴像(MRI)が、超音波ビームを誘導するために、焦点および標的を視覚化するために利用されてもよい。
(background)
Focused ultrasound (ie, acoustic waves having a frequency above about 20 kilohertz) can be used to image or therapeutically treat internal body tissue within a patient. For example, ultrasound may be used to remove a tumor, eliminating the need for patients to undergo invasive surgery. For this purpose, a piezoceramic transducer is placed outside the patient but in close proximity to the tissue to be excised (“target”). The transducer converts the electronic drive signal into mechanical vibrations, resulting in the emission of acoustic waves (hereinafter referred to as “sonication”). The transducer may be shaped so that the waves converge within the focusing band. Alternatively or additionally, the transducer may be formed from a plurality of individually driven transducer elements, each of whose phase (and optionally amplitude) may be controlled independently of each other. Can thus be set to provide constructive interference of individual acoustic waves within the focusing band. Such “phase array” transducers facilitate steering the focusing band to different locations by adjusting the relative phase between the transducers. Magnetic resonance images (MRI) may be utilized to visualize the focus and target to guide the ultrasound beam.

図1は、例示的MRI誘導集束超音波システム100を図示する。システム100は、筐体104の表面にアレイとして配列される、複数の超音波変換器要素102を含む。アレイは、変換器要素102の単一行またはマトリクス、あるいは、概して、任意の配列を備えてもよい。アレイは、図示されるように、湾曲(例えば、球状または放物線)形状を有してもよく、あるいは1つまたは複数の平面または別様に成形された区分を含んでもよい。その寸法は、用途に応じて、数ミリメートルと数十センチメートルとの間で変動してもよい。変換器要素102は、圧電セラミック要素であるか、あるいは圧電複合材または電気エネルギーを音響エネルギーに変換可能な任意の他の材料から作製されてもよい。要素102間の機械的結合を減衰させるために、それらは、シリコーンゴムまたは任意の他の好適な減衰材料を使用して、筐体104上に搭載されてもよい。   FIG. 1 illustrates an exemplary MRI guided focused ultrasound system 100. System 100 includes a plurality of ultrasonic transducer elements 102 arranged as an array on the surface of housing 104. The array may comprise a single row or matrix of transducer elements 102 or, in general, any arrangement. The array may have a curved (eg, spherical or parabolic) shape, as shown, or may include one or more planes or otherwise shaped sections. Its dimensions may vary between a few millimeters and tens of centimeters, depending on the application. The transducer element 102 is a piezoceramic element or may be made from a piezoelectric composite or any other material capable of converting electrical energy into acoustic energy. In order to damp mechanical coupling between the elements 102, they may be mounted on the housing 104 using silicone rubber or any other suitable dampening material.

変換器要素102は、制御設備106によって、別個の駆動チャネルを介して駆動される。n個の変換器要素102の場合、制御設備106は、n個の制御回路を含んでもよく、それぞれ、増幅器および位相遅延回路を備え、各制御回路は、変換器要素102のうちの1つを駆動する。制御設備は、典型的には、0.1MHz〜4MHzの範囲内の無線周波数(RF)入力信号をn個の制御回路のためのn個のチャネルに分割してもよい。従来のシステムでは、制御設備106は、集合的に、集束超音波ビームを所望の場所において生成するように、同一周波数においてであるが、異なる位相および異なる振幅において、アレイの個々の変換器要素102を駆動するように構成される。制御設備106は、望ましくは、計算機能性を提供し、これは、ソフトウェア、ハードウェア、ファームウェア、ハード配線、または任意のそれらの組み合わせにおいて実装され、所望の集束場所のために要求される位相および振幅を計算してもよい。これらの位相/振幅計算は、例えば、解剖学的着目領域のコンピュータ断層撮影(CT)または他の画像に基づいて決定され得る、組織界面における超音波反射または屈折から生じる収差、あるいは種々の音響パラメータを有する組織内の伝搬を補償する補正を含んでもよい。一般に、制御設備106は、周波数発生器、増幅器および位相遅延回路を含むビーム形成器、ならびに計算を行い、個々の変換器102のための位相および振幅をビーム形成器に通信するコンピュータ(例えば、汎用コンピュータ)等のいくつかの分離可能装置を含んでもよい。そのようなシステムは、容易に利用可能であるか、または過度の実験を伴わずに、実装されることができる。   The transducer element 102 is driven by the control facility 106 via a separate drive channel. In the case of n converter elements 102, the control facility 106 may include n control circuits, each comprising an amplifier and a phase delay circuit, each control circuit including one of the converter elements 102. To drive. The control facility may typically divide a radio frequency (RF) input signal in the range of 0.1 MHz to 4 MHz into n channels for n control circuits. In conventional systems, the control facility 106 collectively collects individual transducer elements 102 of the array at the same frequency but at different phases and amplitudes so as to produce a focused ultrasound beam at a desired location. Is configured to drive. The control facility 106 desirably provides computational functionality, which is implemented in software, hardware, firmware, hard wiring, or any combination thereof, and requires the phase and phase required for the desired focusing location. The amplitude may be calculated. These phase / amplitude calculations can be determined, for example, based on computed tomography (CT) or other images of the anatomical region of interest, aberrations resulting from ultrasound reflection or refraction at the tissue interface, or various acoustic parameters. Correction may be included to compensate for propagation in tissue having In general, the control facility 106 includes a frequency generator, a beamformer including an amplifier and a phase delay circuit, and a computer (eg, a general purpose computer) that performs calculations and communicates the phase and amplitude for each transducer 102 to the beamformer. Some detachable devices such as computers) may be included. Such a system is readily available or can be implemented without undue experimentation.

システム100はさらに、制御設備106と通信する、MRI装置108を含む。例示的装置108は、図2により詳細に図示される。装置108は、円筒形電磁石204を含んでもよく、これは、電磁石204のボア206内に静的磁場を発生させる。医療手技の間、患者は、ボア206の内側の可動支持台208上に置かれる。患者内の着目領域210(例えば、患者の頭部)は、磁場が実質的に均質である撮像領域212内に位置付けられてもよい。撮像領域212を囲む無線周波数(RF)送信機コイル214は、RFパルスを撮像領域212の中に放出し、着目領域210から放出されるMR応答信号を受信する。MR応答信号は、画像処理システム216を使用して、増幅され、調整され、未加工データにデジタル化され、さらに、当業者に公知の方法によって、画像データのアレイに変換される。画像データに基づいて、処置領域(例えば、腫瘍)が、識別される。MRI装置のボア206内に、いくつかの実施形態では、撮像領域212内に配置された超音波位相アレイ220が、次いで、超音波を処置領域の中に集束させるように駆動される。MRI装置108は、音波処理される組織上に及ぼす影響に基づいて、焦点112を視覚化することを促進する。例えば、種々のMRIベースの温度測定方法のいずれかが、集束領域内の超音波吸収から生じる温度増加を観察するために採用されてもよい。代替として、MRベースの音響放射力撮像(ARFI)が、焦点における組織変位を測定するために使用されてもよい。焦点のそのような測定は、超音波変換器アレイ220を駆動するためのフィードバックとしての役割を果たすことができる。   System 100 further includes an MRI apparatus 108 in communication with control facility 106. Exemplary device 108 is illustrated in greater detail in FIG. The device 108 may include a cylindrical electromagnet 204 that generates a static magnetic field in the bore 206 of the electromagnet 204. During the medical procedure, the patient is placed on a movable support 208 inside the bore 206. A region of interest 210 within the patient (eg, the patient's head) may be positioned within an imaging region 212 where the magnetic field is substantially homogeneous. A radio frequency (RF) transmitter coil 214 surrounding the imaging region 212 emits RF pulses into the imaging region 212 and receives MR response signals emitted from the region of interest 210. The MR response signal is amplified, adjusted, digitized into raw data using an image processing system 216, and further converted into an array of image data by methods known to those skilled in the art. Based on the image data, a treatment area (eg, a tumor) is identified. Within the bore 206 of the MRI apparatus, in some embodiments, the ultrasound phase array 220 disposed within the imaging region 212 is then driven to focus the ultrasound into the treatment region. The MRI apparatus 108 facilitates visualizing the focal point 112 based on the effect on the tissue being sonicated. For example, any of a variety of MRI-based temperature measurement methods may be employed to observe the temperature increase resulting from ultrasound absorption in the focused region. Alternatively, MR-based acoustic radiation force imaging (ARFI) may be used to measure tissue displacement at the focal point. Such measurement of the focus can serve as feedback for driving the ultrasonic transducer array 220.

集束超音波処置の目標は、概して、標的を囲む健康な組織ならびに変換器と標的との間の経路に沿った組織の超音波への暴露を最小限にしながら、標的において吸収されるエネルギーの量を最大限にすることである。組織内の超音波吸収度は、以下によって求められる周波数の関数である。   The goal of focused ultrasound treatment generally is the amount of energy absorbed at the target while minimizing exposure of the healthy tissue surrounding the target and the tissue along the path between the transducer and the target to ultrasound. Is to maximize. The ultrasonic absorption in the tissue is a function of frequency determined by:

Figure 2016508808
式中、Iは、組織の中への進入点における超音波強度(W/cmで測定される)であり、Iは、距離z(cmで測定さされる)にわたる組織を通したビーム伝搬後の強度であり、fは、超音波の周波数(MHzで測定される)であり、αは、その周波数における吸収係数(cm−1・MHz−1で測定される)である。積α・fが高いほど、標的領域内の吸収度は、大きくなるが、途中で吸収される超音波の割合もまた、より高くなり、したがって、標的領域に決して到達しない。本トレードオフは、組織深度zにおける1cmの標的組織に沿って吸収される(すなわち、組織の距離zを通したビーム伝搬後の)超音波エネルギーの割合Eによって捉えられ得る。
Figure 2016508808
Where I 0 is the ultrasonic intensity at the point of entry into the tissue (measured in W / cm 2 ) and I is the beam propagation through the tissue over a distance z (measured in cm). It is the latter intensity, f is the frequency of the ultrasonic wave (measured in MHz), and α is the absorption coefficient at that frequency (measured in cm −1 · MHz −1 ). The higher the product α · f, the greater the absorbance in the target area, but the higher the proportion of ultrasound absorbed along the way, so it never reaches the target area. This trade-off is absorbed along the 1cm of the target tissue in tissue depth z (i.e., after the beam propagation through the distance z of the tissue) may be captured by the percentage E T of ultrasonic energy.

Figure 2016508808
従来の超音波処置手技では、超音波周波数は、Eを最大限にするために、前述の関係に基づいて選択される。しかしながら、本アプローチは、反射、屈折、および散乱等の、焦点におけるエネルギー蓄積に影響を及ぼす他の超音波−組織相互作用の影響を考慮することができない。いくつかの状況では、そのような相互作用は、実質的である。例えば、超音波を脳の中に集束させるとき、ビームは、図3に図示されるように、皮質層から、および皮質層間で複数の反射を被り得る。故に、標的におけるエネルギー蓄積を改善するために周波数選択を精緻化する能力は、超音波処置の性能および安全性を改善する。
Figure 2016508808
In the conventional ultrasonic treatment procedure, ultrasonic frequencies, in order to maximize E T, is selected on the basis of the above-mentioned relationship. However, this approach cannot take into account the effects of other ultrasound-tissue interactions that affect energy accumulation at the focal point, such as reflection, refraction, and scattering. In some situations, such interaction is substantial. For example, when focusing ultrasound into the brain, the beam may experience multiple reflections from and between cortical layers, as illustrated in FIG. Hence, the ability to refine frequency selection to improve energy storage at the target improves the performance and safety of ultrasound treatment.

(概要)
本発明は、特定の周波数範囲内の、最適周波数、すなわち、標的における吸収または音響強度を最大限にするものを決定することを伴う集束超音波処置方法と、そのような方法を実装するためのシステムに関する。(用語「最適」、「最適化」、「最大」、「最大限化」等は、本明細書で使用される場合、概して、先行技術を上回る実質的改良(例えば、10%超、20%超、または30%超)を伴うが、必ずしも、最良の理論上可能な周波数、エネルギー吸収等を達成することを意味するものではない。むしろ、標的における周波数の最適化またはエネルギーの最大限化は、利用される技術および方法の制限内で実践的に判別可能な最良周波数を選択することを伴う。)本発明は、標的部位において吸収される超音波エネルギーの量が、吸収以外の組織相互作用機構によって著しく影響されるという認識に基づいており、本発明は、従来通り計算された吸収ベースの周波数から逸脱する超音波周波数を選択することによって、有意に改良されることができる。
(Overview)
The present invention provides a focused ultrasound treatment method involving determining an optimum frequency within a specific frequency range, i.e., one that maximizes absorption or acoustic intensity at the target, and for implementing such a method. About the system. (The terms “optimized”, “optimized”, “maximum”, “maximized”, etc. as used herein generally represent a substantial improvement over the prior art (eg, greater than 10%, 20% Is not necessarily meant to achieve the best theoretically possible frequency, energy absorption, etc. Rather, optimizing the frequency or maximizing the energy at the target , Which involves selecting the best frequency that is practically discriminable within the limits of the technology and method utilized.) The present invention allows the amount of ultrasound energy absorbed at the target site to vary in tissue interactions other than absorption. Based on the recognition that it is significantly affected by the mechanism, the present invention can be significantly improved by selecting an ultrasonic frequency that deviates from the absorption-based frequency calculated conventionally. That.

故に、本発明の実施形態は、処置周波数を選択する際、複数の超音波−組織相互作用を考慮する。原則として、これは、例えば、有限要素方法を使用して、種々の周波数における超音波ビームと患者の組織との相互作用をシミュレートすることによって、計算的に遂行されることができる。シミュレーションは、例えば、コンピュータ断層撮影または超短エコー時間(TE)MRIによって取得されるような詳細組織モデルに基づいてもよい。モデルは、概して、複数の組織タイプまたは層(例えば、頭蓋骨、皮質骨の層、骨髄、および軟脳組織の中に集束する超音波の場合)を含み、その個別の物質特性を特性評価する。しかしながら、最適周波数は、類似標的部位にもかかわらず、多くの場合、現在の組織撮像およびモデル化技法を用いて適性に捕捉されることができないか、または非実践的であるほど計算上高価であるかのいずれかの様式において、人毎に著しく変動することが観察されている。したがって、好ましい実施形態では、最適周波数は、実験的に、かつ個々に、患者毎に決定される。これは、処置に先立って、規定された範囲内のいくつかの周波数(概して、組織へのいかなる損傷も生じさせないほど十分に低いエネルギーレベル)において標的における超音波吸収(または、それを示す数量)を測定し、測定に基づいて、最適周波数を識別することによって行われてもよい。本方法は、標的において吸収される超音波エネルギーの量に対する全ての(公知または未知の)寄与要因を暗黙的に考慮する。代替として、反射等の特定のメカニズムが、変換器と標的との間の超音波の減衰を左右することが見出される場合、そのメカニズムの影響は、実験的に定量化され、周波数は、影響を最小限にするように選択されてもよい。例えば、超音波を脳の中に集束させるとき、ビームは、皮質層から、および皮質層間で複数の反射を被り得る。本シナリオでは、周波数を最適化する方法の1つは、総頭蓋骨反射率(全ての反射されたビームからの寄与の和)を測定し、反射されたビームが最小限にされる周波数を選択することである。   Thus, embodiments of the present invention consider multiple ultrasound-tissue interactions when selecting a treatment frequency. In principle, this can be accomplished computationally, for example, using finite element methods to simulate the interaction of the ultrasound beam and patient tissue at various frequencies. The simulation may be based on a detailed tissue model, such as obtained by computed tomography or ultrashort echo time (TE) MRI. The model generally includes multiple tissue types or layers (eg, for ultrasound focused into the skull, cortical bone layers, bone marrow, and soft brain tissue) and characterizes its individual material properties. However, the optimal frequency can often not be adequately captured using current tissue imaging and modeling techniques, or is computationally expensive to be impractical, despite similar target sites. It has been observed that in any one manner, it varies significantly from person to person. Thus, in a preferred embodiment, the optimal frequency is determined for each patient, both experimentally and individually. This is the ultrasound absorption (or quantity that represents it) at the target at some frequency within the defined range (generally low enough energy level to not cause any damage to the tissue) prior to treatment. And measuring the optimal frequency based on the measurement. The method implicitly considers all (known or unknown) contributors to the amount of ultrasonic energy absorbed at the target. Alternatively, if a particular mechanism such as reflection is found to affect the attenuation of the ultrasound between the transducer and the target, the effect of that mechanism is quantified experimentally and the frequency It may be selected to minimize. For example, when focusing ultrasound into the brain, the beam can experience multiple reflections from and between cortical layers. In this scenario, one way to optimize the frequency is to measure the total skull reflectivity (sum of contributions from all reflected beams) and select the frequency at which the reflected beam is minimized That is.

故に、一実施形態では、本発明は、患者内の標的の超音波療法のための患者特異的周波数最適化方法に関する。本方法は、標的を音波処理し、試験範囲内の複数の超音波周波数毎に、(例えば、温度測定を使用して)標的内に吸収される超音波エネルギーの量と関連付けられたパラメータ(例えば、電力、エネルギー、強度、音響力、組織変位、および温度)を測定するステップを伴う。いくつかの実施形態では、変換器は、複数の区画(例えば、少なくとも部分的に、患者の生体構造に基づいて、定義されてもよい)を含み、パラメータは、試験周波数および区画毎に測定される。試験範囲内の周波数のうち、標的内に吸収される超音波エネルギーの最大量にそれ自体が対応する測定されるパラメータの値に対応する周波数が、選択される(変換器全体または各区画のために)。いくつかの実施形態では、試験範囲内の複数の周波数は、少なくとも部分的に、以前に試験された周波数に関して測定されるパラメータの値に基づいて、動的に定義される。周波数選択に続いて、変換器(または、変換器区画)は、選択された周波数(または、複数の周波数)および処置用エネルギーレベルで駆動され、それによって、標的を音波処理してもよい。処置用エネルギーレベルは、典型的には、試験の間に印加された音波処理のエネルギーレベルを超える。複数区画実施形態では、区画は、各々その個別の選択された周波数において、連続して、(例えば、周期的に)または同時に、駆動されてもよい。   Thus, in one embodiment, the present invention relates to a patient specific frequency optimization method for targeted ultrasound therapy within a patient. The method sonicates the target and, for each of a plurality of ultrasonic frequencies within the test range, parameters associated with the amount of ultrasonic energy absorbed into the target (eg, using temperature measurements) (eg, Power, energy, intensity, acoustic force, tissue displacement, and temperature). In some embodiments, the transducer includes a plurality of compartments (e.g., may be defined based at least in part on the patient's anatomy), and the parameters are measured for each test frequency and compartment. The Of the frequencies within the test range, the frequency corresponding to the value of the measured parameter that itself corresponds to the maximum amount of ultrasonic energy absorbed in the target is selected (for the entire transducer or for each compartment). To). In some embodiments, the plurality of frequencies within the test range are dynamically defined based at least in part on the value of a parameter measured with respect to previously tested frequencies. Following frequency selection, the transducer (or transducer section) may be driven at the selected frequency (or frequencies) and treatment energy level, thereby sonicating the target. The treatment energy level typically exceeds the sonication energy level applied during the test. In a multi-compartment embodiment, the compartments may be driven sequentially (eg, periodically) or simultaneously, each at its individually selected frequency.

さらなる側面は、患者内の標的の超音波療法のための患者特異的周波数を選択するためのシステムを対象とする。本システムは、超音波変換器と、標的を音波処理するように、変換器を周波数の試験範囲内の任意の周波数において駆動可能な関連付けられたコントローラと、標的内に吸収される超音波エネルギーの量と相関されるパラメータを測定するための測定設備(例えば、MRI装置)とを含む。本システムはさらに、(i)超音波変換器コントローラに、標的を音波処理するように、試験範囲内の複数の周波数の各々に対して、変換器の1つまたは複数の区画を連続して駆動させることと、(ii)測定設備に、周波数の各々に対して、標的内に吸収される超音波エネルギーの量と相関されるパラメータを測定させることと、(iii)区画の各々に対して、後続の集束超音波療法のために、試験範囲内の周波数のうち、標的内に吸収される超音波エネルギーの最大量にそれ自体が対応する測定されるパラメータの値に対応する周波数を選択するための計算設備を有する。超音波変換器が複数の区画を有する実施形態では、コントローラは、超音波変換器に、超音波療法の間、区画を、各々その個別の選択された周波数においてともに駆動させるように構成されてもよい。代替として、区画は、連続して、例えば、周期的に、駆動されてもよい。   A further aspect is directed to a system for selecting a patient specific frequency for targeted ultrasound therapy within a patient. The system includes an ultrasonic transducer, an associated controller capable of driving the transducer at any frequency within a frequency test range to sonicate the target, and ultrasonic energy absorbed in the target. And a measurement facility (eg, an MRI apparatus) for measuring a parameter correlated with the quantity. The system further includes (i) sequentially driving one or more sections of the transducer for each of a plurality of frequencies within the test range to sonicate the target to the ultrasonic transducer controller. (Iii) causing the measurement facility to measure a parameter correlated to the amount of ultrasonic energy absorbed in the target for each of the frequencies; and (iii) for each of the compartments For subsequent focused ultrasound therapy, to select the frequency within the test range that corresponds to the value of the measured parameter that itself corresponds to the maximum amount of ultrasonic energy absorbed into the target Have computing facilities. In embodiments in which the ultrasound transducer has multiple compartments, the controller may be configured to cause the ultrasound transducer to drive the compartments together at their respective selected frequencies during ultrasound therapy. Good. Alternatively, the compartments may be driven continuously, for example periodically.

さらに別の側面は、超音波変換器アレイ内の複数の区画を定義することと、区画の各々に対して別個に、標的を音波処理するように、試験周波数範囲内の複数の周波数の各々において区画を連続的に駆動することとを伴う、標的の超音波療法のための患者特異的周波数最適化方法を提供する。音波処理毎に、標的内に吸収される超音波エネルギーの量と相関されるパラメータ(例えば、電力、エネルギー、強度、音響力、組織変位、および/または温度)が、周波数毎に測定される(例えば、温度測定または音響放射力撮像を使用して)。複数の区画に関して測定されたパラメータの値は、複数の周波数毎に、標的内に吸収される超音波エネルギーの総量と相関される総パラメータ値に組み合わせられてもよい。複数の周波数のうち、標的内に吸収される超音波エネルギーの最大総量にそれ自体が対応する測定された総パラメータの値に対応する周波数が、次いで、後続の療法のために選択される。   Yet another aspect is to define a plurality of compartments in the ultrasound transducer array and to sonicate the target separately for each of the compartments at each of the plurality of frequencies within the test frequency range. A patient-specific frequency optimization method for targeted ultrasound therapy is provided that involves continuously driving the compartments. For each sonication, parameters (eg, power, energy, intensity, acoustic force, tissue displacement, and / or temperature) correlated with the amount of ultrasonic energy absorbed into the target are measured at each frequency ( For example, using temperature measurement or acoustic radiation force imaging). The parameter values measured for multiple compartments may be combined for each of multiple frequencies with a total parameter value that is correlated with the total amount of ultrasonic energy absorbed in the target. Of the plurality of frequencies, the frequency corresponding to the value of the measured total parameter that itself corresponds to the maximum total amount of ultrasonic energy absorbed into the target is then selected for subsequent therapy.

さらなる側面では、患者内の標的の超音波療法のための患者特異的周波数を選択するためのシステムが、提供される。本システムは、複数の区画を備える超音波変換器と、標的を音波処理するように、変換器区画のそれぞれを周波数の範囲内の複数の周波数のいずれかにおいて駆動可能なおよび関連付けられたコントローラと、標的内に吸収される超音波エネルギーの量と相関されるパラメータ(例えば、組織変位等)を測定するための測定設備(例えば、MRI装置)とを含む。さらに、本システムは、(i)超音波変換器コントローラに、標的を音波処理するように試験範囲内の複数の周波数の各々に対して区画のそれぞれを別個に連続して駆動させることと、(ii)測定設備に、周波数の各々に対して、標的内に吸収される超音波エネルギーの量と相関されるパラメータを測定させることと、(iii)複数の周波数の各々に対して、複数の区画に関して測定されたパラメータの値を標的内に吸収される超音波エネルギーの総量と相関される総パラメータ値に組み合わせ、(iv)後続の集束超音波療法のために、複数の周波数のうち、標的内に吸収される超音波エネルギーの最大総量にそれ自体が対応する測定された総パラメータの値に対応する最適周波数を選択するための計算設備を含む。コントローラは、超音波変換器に、超音波療法の間、選択される最適周波数において区画をともに駆動させるように構成されてもよい。   In a further aspect, a system for selecting a patient specific frequency for targeted ultrasound therapy within a patient is provided. The system includes an ultrasonic transducer comprising a plurality of compartments and a controller capable of driving and associated with each of the transducer compartments at any of a plurality of frequencies within a frequency range to sonicate the target. A measurement facility (eg, an MRI apparatus) for measuring a parameter (eg, tissue displacement, etc.) correlated with the amount of ultrasonic energy absorbed into the target. Further, the system includes (i) causing the ultrasonic transducer controller to drive each of the compartments separately and sequentially for each of a plurality of frequencies within the test range to sonicate the target; ii) having the measurement facility measure a parameter correlated to the amount of ultrasonic energy absorbed in the target for each of the frequencies; and (iii) a plurality of compartments for each of the plurality of frequencies. Combining the measured parameter value with respect to the total parameter value correlated with the total amount of ultrasonic energy absorbed in the target, and (iv) of the multiple frequencies within the target for subsequent focused ultrasound therapy Including a computing facility for selecting the optimum frequency corresponding to the value of the measured total parameter, which itself corresponds to the maximum total amount of ultrasonic energy absorbed in. The controller may be configured to cause the ultrasound transducer to drive the compartments together at the optimal frequency selected during ultrasound therapy.

前述および以下の詳細な説明は、図面と関連して検討されるとき、より容易に理解されるであろう。
図1は、種々の実施形態による、MRI誘導集束超音波システムを図式的に図示する。 図2は、種々の実施形態による、MRIシステムを図示する。 図3は、脳処置シナリオにおける、変換器と処置標的との間に位置する組織境界による超音波の反射を図示する。 図4は、種々の実施形態による、音波処理周波数を最適化するための方法を例証する、フローチャートである。 図5Aおよび図5Bは、例示的処置シナリオのための周波数から実験的に決定されたエネルギー吸収と、予測されたその依存性のグラフである。 図5Aおよび図5Bは、例示的処置シナリオのための周波数から実験的に決定されたエネルギー吸収と、予測されたその依存性のグラフである。 図6は、一実施形態による、脳処置のための超音波変換器の区画化を図示する。 図7は、種々の実施形態による、複数の変換器区画の音波処理周波数を別個に最適化するための方法を例証する、フローチャートである。 図8は、種々の実施形態による、音波処理周波数を最適化するためのシステムを例証する、ブロック図である。
The foregoing and following detailed description will be more readily understood when considered in conjunction with the drawings.
FIG. 1 schematically illustrates an MRI guided focused ultrasound system, according to various embodiments. FIG. 2 illustrates an MRI system according to various embodiments. FIG. 3 illustrates ultrasound reflection by a tissue boundary located between the transducer and the treatment target in a brain treatment scenario. FIG. 4 is a flowchart illustrating a method for optimizing a sonication frequency according to various embodiments. 5A and 5B are graphs of energy absorption empirically determined from frequencies for an exemplary treatment scenario and their predicted dependence. 5A and 5B are graphs of energy absorption empirically determined from frequencies for an exemplary treatment scenario and their predicted dependence. FIG. 6 illustrates the segmentation of an ultrasound transducer for brain treatment, according to one embodiment. FIG. 7 is a flowchart illustrating a method for separately optimizing the sonication frequency of multiple transducer sections, according to various embodiments. FIG. 8 is a block diagram illustrating a system for optimizing sonication frequencies according to various embodiments.

(詳細な説明)
種々の実施形態では、本発明は、特定の患者のための集束超音波手技において、音波処理の周波数を最適化するための方法を提供する。例示的方法は、図4に図示される。処置構成が設定され、患者が(例えば、図2に描写されるように)超音波変換器および撮像装置108内またはそれに対して置かれた後、関連組織領域の画像が、取得および処理され、その中の標的を識別してもよい(ステップ400)。次いで、標的にビーム集束をもたらす超音波変換器要素102の相対的位相および/または振幅設定が、変換器および標的の相対的位置ならびに任意の先験的知識および/または介在組織に関する画像導出情報に基づいて、計算されてもよい(ステップ402)。位相および/または振幅設定は、標的に対する集束の質および/または集束場所の観察に基づいて、周波数最適化プロセス前、後、および/またはその間の1回または複数回、実験的に精緻化されてもよい(ステップ404)。計算的および実験的位相/振幅決定および調節のための方法は、当業者に周知である。変換器は、次いで、標的を音波処理するために、決定された位相および振幅設定に従って駆動される。
(Detailed explanation)
In various embodiments, the present invention provides a method for optimizing the frequency of sonication in a focused ultrasound procedure for a particular patient. An exemplary method is illustrated in FIG. After the treatment configuration is set and the patient is placed in or against the ultrasound transducer and imaging device 108 (eg, as depicted in FIG. 2), images of relevant tissue regions are acquired and processed, Targets therein may be identified (step 400). The relative phase and / or amplitude setting of the ultrasonic transducer element 102 that provides beam focusing to the target is then converted into the relative position of the transducer and target and any a priori knowledge and / or image derivation information about the intervening tissue. Based on this, a calculation may be made (step 402). The phase and / or amplitude settings are experimentally refined one or more times before, after, and / or during the frequency optimization process based on observation of the focus quality and / or focus location on the target. (Step 404). Methods for computational and experimental phase / amplitude determination and adjustment are well known to those skilled in the art. The transducer is then driven according to the determined phase and amplitude settings to sonicate the target.

超音波の周波数を最適化するために、標的は、周波数の「試験範囲」内の異なる「試験周波数」において連続して音波処理され、試験された周波数毎に、標的内のエネルギー吸収を示すパラメータが、測定される。試験範囲は、超音波処置のために好適な周波数の全範囲(例えば、種々の実施形態では、0.1MHz〜4MHz)に及んでもよいが、典型的には、はるかにより小さいその部分範囲であり、その中に、最適周波数が予期される。そのような部分範囲は、例えば、最適周波数の計算推定値、シミュレーションの結果、あるいは別の患者内の同一器官または組織に関して取得された実験データに基づいて決定されてもよい。試験されるべき周波数は、試験範囲にわたって、均一または非均一に分布されてもよい。種々の実施形態では、試験周波数の密度は、推定される最適周波数に近接するほど増加する。試験範囲およびその中の試験周波数は、事前に決定されてもよい、または最適化プロセスの間に動的に調節されてもよい。例えば、一実施形態では、試験が、最初に、大きな試験範囲(例えば、600〜750kHz)にわたって、大きな周波数間隔(例えば、20kHzずつ)で行われ、標的において高エネルギー吸収をもたらす周波数の部分範囲を決定し、最適周波数は、その後、より小さい間隔(例えば、10kHzまたは5kHzずつ)において試験することによって、部分範囲内で決定される。別の実施形態では、試験は、所定の潜在的試験周波数のサブセットに関して行われ、各実際の試験周波数は、以前の試験の結果に基づいて、潜在的試験周波数のセットから選択される。   In order to optimize the frequency of the ultrasound, the target is sonicated continuously at different “test frequencies” within the “test range” of the frequency, and for each frequency tested, a parameter indicating the energy absorption within the target. Is measured. The test range may span the full range of frequencies suitable for ultrasound treatment (eg, 0.1 MHz to 4 MHz in various embodiments), but typically in a much smaller sub-range. Among them, the optimal frequency is expected. Such subranges may be determined, for example, based on calculated estimates of optimal frequencies, simulation results, or experimental data obtained for the same organ or tissue in another patient. The frequencies to be tested may be distributed uniformly or non-uniformly over the test range. In various embodiments, the density of the test frequency increases as it approaches the estimated optimal frequency. The test range and test frequency therein may be predetermined or may be adjusted dynamically during the optimization process. For example, in one embodiment, the test is initially performed over a large test range (e.g., 600-750 kHz) with a large frequency interval (e.g., by 20 kHz) to produce a sub-range of frequencies that provides high energy absorption at the target. Once determined, the optimal frequency is then determined within the subrange by testing at smaller intervals (eg, 10 kHz or 5 kHz each). In another embodiment, the test is performed on a predetermined subset of potential test frequencies, and each actual test frequency is selected from a set of potential test frequencies based on the results of previous tests.

したがって、周波数の最適化は、試験周波数を反復的に設定すること(ステップ406)、標的を選択された周波数において音波処理すること(ステップ408)、例えば、吸収されるエネルギーから生じる標的内の温度増加を測定するためのMRI温度測定、標的における音響圧力から生じる組織変位を測定するためのMR−ARFI、反射される(すなわち、吸収されない)超音波の強度を測定するための超音波検出、または、概して、公知かつ予測可能な態様で標的におけるエネルギー吸収と相関するパラメータを測定するための任意の実験技法を使用して、標的における結果として生じるエネルギー吸収を定量的に査定すること(ステップ410)を伴う。測定されるパラメータの最大値(例えば、温度または圧力の場合)または最小値(例えば、反射の場合)が、次いで、決定され、標的におけるエネルギー吸収が最大限にされる試験周波数を識別する(ステップ412)。周波数最適化に続いて、位相アレイ変換器の位相および/または振幅設定が、選択された周波数のための焦点を最適化するために調節されてもよい。処置が、次いで、最適周波数および位相/振幅設定において開始してもよい(ステップ414)。   Thus, frequency optimization involves iteratively setting the test frequency (step 406), sonicating the target at the selected frequency (step 408), eg, temperature within the target resulting from absorbed energy. MRI thermometry to measure increase, MR-ARFI to measure tissue displacement resulting from acoustic pressure at the target, ultrasonic detection to measure the intensity of reflected (ie, unabsorbed) ultrasound, or In general, quantitatively assess the resulting energy absorption at the target using any experimental technique for measuring a parameter that correlates with energy absorption at the target in a known and predictable manner (step 410). Accompanied by. A maximum value (eg, for temperature or pressure) or a minimum value (eg, for reflection) of the parameter being measured is then determined to identify the test frequency at which energy absorption at the target is maximized (step 412). Following frequency optimization, the phase and / or amplitude settings of the phase array transducer may be adjusted to optimize the focus for the selected frequency. Treatment may then begin at the optimal frequency and phase / amplitude setting (step 414).

本明細書による周波数最適化の有用性は、エネルギー吸収が、周波数に伴って、有意に、かつ多くの場合、非単調に変動し、特定の患者に関する最適周波数が、典型的には、予測不能であるという事実から派生する。例えば、図5Aは、頭蓋骨の内側に置かれたハイドロホンによって、生体外頭蓋骨に関して600kHz〜760kHzのいくつかの周波で測定された超音波ピーク強度を図示する。示されるように、600kHzで達成されたピーク強度は、720kHzのものより約50%高く、740kHzにおけるピーク強度は、720kHzのものより30%超高い。短周波数範囲にわたるそのような大きな強度変動は、方程式(2)を用いてモデル化されるように、吸収のみから生じる周波数に伴う強度変動と比較すると、驚くべきものである。(図5Bは、方程式(2)を使用して、例えば、α=0.06Napiers/cm/MHzの吸収係数(脳組織に関して近似化される)を有する軟組織の6cm内側に位置する1cm標的において吸収されるエネルギーΕの割合を示す。図から分かるように、吸収されるエネルギーは、超音波周波数の関数として平滑に変動し、図5Aにおいて反映された、720Hzにおける実験的に見出された最小値のような急降下を含まない。異なる頭蓋骨に関する類似測定は、同様に、ピーク強度に高変動を露見させ得るが、概して、異なる周波数依存性を伴う(例えば、強度が最小限または最大限にされる、異なる周波数)。 The utility of frequency optimization according to this specification is that energy absorption varies significantly and often non-monotonically with frequency, and the optimal frequency for a particular patient is typically unpredictable. Derived from the fact that For example, FIG. 5A illustrates ultrasound peak intensities measured at several frequencies from 600 kHz to 760 kHz for an in vitro skull with a hydrophone placed inside the skull. As shown, the peak intensity achieved at 600 kHz is about 50% higher than that at 720 kHz, and the peak intensity at 740 kHz is more than 30% higher than that at 720 kHz. Such large intensity fluctuations over the short frequency range are surprising when compared to intensity fluctuations with frequencies resulting from absorption alone, as modeled using equation (2). (FIG. 5B uses equation (2) to absorb, for example, at a 1 cm target located 6 cm inside soft tissue with an absorption coefficient of α = 0.06 Napiers / cm / MHz (approximate for brain tissue). Shows the percentage of energy Ε T. As can be seen, the absorbed energy fluctuates smoothly as a function of the ultrasonic frequency and is the experimentally found minimum at 720 Hz reflected in FIG. Similar measurements on different skulls can also reveal high fluctuations in peak intensity, but generally involve different frequency dependencies (e.g., intensity is minimized or maximized). Different frequency).

ある処置シナリオでは、異なる方向から標的に向かって伝搬する超音波は、異なる厚さの組織層および異なる音響インピーダンス等、非常に変動する生体構造に遭遇し得る。例えば、経頭蓋超音波処置手技の間、異なる方向から生じる音響ビームは、異なる厚さの皮質頭蓋骨、異なる厚さの骨髄等、ならびに軟組織内の吸収係数の変動性に遭遇し得る。種々の他の臨床シナリオでは、軟組織のうちのいくつかは、予期されるものよりはるかに高い石灰化含有量を有し、したがって、近傍場においてはるかに高い減衰を有し得る。これらの場合、標的における全体的エネルギー蓄積は、変換器アレイの異なる領域または区画のために周波数を別個に最適化し、次いで、同時に、または連続して、変換器全体の単一周波数においてではなく、異なる区画のための複数の周波数において、変換器を駆動することによって改良されてもよい。   In certain treatment scenarios, ultrasonic waves propagating from different directions toward the target may encounter highly variable anatomy such as different thickness tissue layers and different acoustic impedances. For example, during a transcranial ultrasound procedure, acoustic beams originating from different directions may encounter variability in absorption coefficients within different thicknesses of cortical skull, different thicknesses of bone marrow, etc., as well as soft tissue. In various other clinical scenarios, some of the soft tissue may have a much higher calcification content than expected and thus have a much higher attenuation in the near field. In these cases, the overall energy storage at the target optimizes the frequency separately for different regions or sections of the transducer array, and then simultaneously or sequentially, not at the single frequency of the entire transducer, It may be improved by driving the transducer at multiple frequencies for different sections.

そのような区画ベースの周波数最適化のための変換器アレイ(または、変換器要素の群)の区画化は、異なる変換器要素のための生体構造を通した関連経路の類似性、各変換器区画を用いて十分に高い質の焦点を発生させる能力(例えば、区画内の要素の総数に依存する)、および全変換器区画によって提供される最終的に組み合わせられる治療効果に基づいてもよい。例えば、アレイが、あまりに小さい、あまりに多くの区画に分割される場合(周波数最適化の利点を最大限にする試みとして)、個々の区画は、もはや効果的集束能力を有さず、ビームが散乱するため、十分に鮮明な焦点を発生させることができない場合がある。図6は、脳腫瘍処置のために使用される、略半球状の変換器の好適な区画化を図示する。描写される実施形態では、変換器アレイは、中心「キャップ」および6つの同様のサイズの周囲「タイル」の7つの区画に分割される。一般に、変換器は、より多いまたはより少ない区画を有してもよい。典型的変換器分割として、3つ〜15の区画が挙げられる。   The compartmentalization of the transducer array (or group of transducer elements) for such compartment-based frequency optimization is the similarity of the relevant paths through the anatomy for the different transducer elements, each transducer It may be based on the ability to generate a sufficiently high quality focus using the compartment (eg, depending on the total number of elements in the compartment) and the final combined therapeutic effect provided by all transducer compartments. For example, if the array is divided into too many, too small sections (in an attempt to maximize the benefits of frequency optimization), the individual sections no longer have effective focusing capability and the beam is scattered Therefore, there may be a case where a sufficiently clear focus cannot be generated. FIG. 6 illustrates a preferred compartmentalization of a generally hemispherical transducer used for brain tumor treatment. In the depicted embodiment, the transducer array is divided into seven sections of a central “cap” and six similarly sized perimeter “tiles”. In general, the transducer may have more or fewer compartments. A typical transducer split includes 3 to 15 sections.

図7は、多区画変換器の周波数を最適化するための方法を図示する。患者内の標的が、ステップ400において識別された後(例えば、画像に基づいて)、変換器区画が、定義され(ステップ700)、各区画の焦点が、標的場所における高い質の焦点を発生させるように、その区画の変換器要素間の相対的位相および/または振幅を設定および調節することによって、別個に最適化されてもよく(ステップ402、404)、さらに、前述の様式において、標的におけるエネルギー吸収の試験範囲内の周波数依存生を決定する(ステップ406、408、410)。いくつかの実施形態では、最適周波数(すなわち、標的におけるエネルギー吸収を最大限にする周波数)は、区画毎に別個に識別される(ステップ412)。標的を処置するために、別個に最適化された変換器区画は、次いで、その独自の最適周波数毎に、連続して、またはともに、駆動されてもよい(ステップ702)。例えば、区画は、異なる周波数で駆動される区画からの超音波が、破壊的に干渉しないように、同時に、標的内に蓄積されるエネルギーが、各音波処理サイクルの間、有意に消失しないように、別個に、かつ周期的に、駆動されてもよい。代替実施形態では、種々の区画から受け取られる超音波エネルギーの全体的吸収を最大限にする単一の周波数が、以下にさらに説明される様式において、個々の測定された周波数依存性から推測され(ステップ704)、種々の区画は、別個に試験されるが、全て、処置の間、その同一の全体的最適周波数において駆動される(ステップ706)。単一共通周波数において区画を駆動することは、有利には、異なる区画からの超音波の強めあう干渉を確実にするため、より高いピーク強度を伴う、より小さい焦点をもたらし得る。   FIG. 7 illustrates a method for optimizing the frequency of a multi-compartment transducer. After targets within the patient are identified in step 400 (eg, based on the image), transducer sections are defined (step 700), and the focus of each section generates a high quality focus at the target location. May be optimized separately by setting and adjusting the relative phase and / or amplitude between the transducer elements of that compartment (steps 402, 404), and in the manner described above, at the target A frequency dependent raw within the test range of energy absorption is determined (steps 406, 408, 410). In some embodiments, the optimal frequency (ie, the frequency that maximizes energy absorption at the target) is identified separately for each partition (step 412). To treat the target, the separately optimized transducer section may then be driven continuously or together for each of its own optimal frequencies (step 702). For example, the compartments may prevent ultrasonic waves from compartments driven at different frequencies from destructively interfering, and at the same time, the energy stored in the target will not be significantly lost during each sonication cycle. May be driven separately and periodically. In an alternative embodiment, a single frequency that maximizes the overall absorption of ultrasonic energy received from the various compartments is inferred from the individual measured frequency dependences in the manner further described below ( Step 704), the various compartments are tested separately, but all are driven at that same overall optimal frequency during the procedure (step 706). Driving the compartments at a single common frequency may advantageously provide a smaller focus with higher peak intensity to ensure constructive interference of ultrasound from different compartments.

種々の技法が、直接または間接的に、関連する物理的数量を介して、標的内のエネルギー吸収を測定し、次いで、最適周波数の選択を介して、吸収されるエネルギーの量を最大限にするために使用されることができる。1つのアプローチは、吸収されるエネルギーの量を比例的に増加させる、標的における温度を監視することである。温度測定方法は、例えば、MRIに基づいてもよく、好適な画像処理ソフトウェアと併せて、図2に描写されるもの等のシステムを利用してもよい。MR温度測定のために利用可能な種々の方法の中でもとりわけ、プロトン共鳴周波数(PRF)シフト法は、温度変化に対するその優れた線形性、組織タイプからの準独立性、および高い空間分解能および時間分解能を伴う温度マップ取得により、多くの場合、選択される方法である。PRFシフト法は、水分子中のプロトンのMR共鳴周波数が温度に伴って線形に変化する現象を利用する。温度に伴う周波数変化は、バルク水の場合、わずか−0.01ppm/℃、組織内では、約−0.0096〜−0.013ppm/℃と小さいため、PRFシフトは、典型的には、位相敏感撮像方法を用いて検出され、撮像は、2回行われ、最初は、温度変化の前に、ベースラインPRF位相画像を取得し、次いで、温度変化後の第2の位相画像を取得し、それによって、温度変化に比例する、わずかな位相変化を捕捉する。温度変化のマップが、次いで、静的磁場の強度および(例えば、グラディエントリコールエコーの)エコー時間(TE)等の撮像パラメータを考慮しながら、画素毎に、ベースライン画像と処置画像との間の位相差を決定し、PRF温度依存性に基づいて、位相差を温度差に変換することによって、MR画像から計算されてもよい。種々の代替または高度な方法が、患者の動き、磁場ドリフト、およびPRFベースの温度測定の正確度に影響を及ぼす他の要因を補償するために使用されてもよい。当業者に公知の好適な方法は、例えば、マルチベースラインおよび無参照温度測定が挙げられる。   Various techniques, directly or indirectly, measure energy absorption in the target via the associated physical quantity, and then maximize the amount of energy absorbed through selection of the optimal frequency Can be used for. One approach is to monitor the temperature at the target, which proportionally increases the amount of energy absorbed. The temperature measurement method may be based on MRI, for example, and may utilize a system such as that depicted in FIG. 2 in conjunction with suitable image processing software. Among the various methods available for MR temperature measurement, the proton resonance frequency (PRF) shift method has its excellent linearity to temperature changes, quasi-independence from tissue type, and high spatial and temporal resolution. This is often the method chosen by acquiring a temperature map with The PRF shift method utilizes a phenomenon in which the MR resonance frequency of protons in water molecules changes linearly with temperature. Since the frequency change with temperature is only -0.01 ppm / ° C for bulk water and as small as about -0.0096 to -0.013 ppm / ° C in tissue, the PRF shift is typically phase Detected using a sensitive imaging method, imaging is performed twice, first acquiring a baseline PRF phase image before the temperature change, and then acquiring a second phase image after the temperature change; Thereby, a slight phase change proportional to the temperature change is captured. A map of temperature changes is then made between the baseline image and the treatment image for each pixel, taking into account imaging parameters such as the strength of the static magnetic field and the echo time (TE) (eg of a gradient entry call echo). It may be calculated from the MR image by determining the phase difference and converting the phase difference into a temperature difference based on the PRF temperature dependence. Various alternative or advanced methods may be used to compensate for patient movement, magnetic field drift, and other factors that affect the accuracy of PRF-based temperature measurements. Suitable methods known to those skilled in the art include, for example, multi-baseline and no reference temperature measurements.

PRFベースのまたは任意の他の好適な温度測定方法を使用して、規定された範囲内の最適超音波周波数は、電力および持続時間(または、より一般的には、総伝送エネルギー)を同一に保ちながら、いくつかの異なる周波数(例えば、選択される範囲内の規定された周波数間隔)において変換器を連続的に駆動し、超音波を特定の患者の標的部位に集束させ、そのような音波処理毎に、標的における温度増加を測定することによって決定されることができる。これは、処置に先立って行われる。したがって、組織損傷を回避するために、超音波変換器は、その後の処置中よりはるかに低い電力において駆動される(但し、有意義な信号対雑音比を得るために十分に高い)。さらに、異なる周波数のための測定の比較性を確実にするために、各温度増加は、好ましくは、類似ベースライン温度に対して測定される。これは、組織をベースライン温度とほぼ等しい温度まで冷却させるために、各音波処理に続いて、十分な時間を待機し、温度変化に起因する組織に及ぼす影響が制限される(例えば、臨床上有意ではない)ように、十分に低いエネルギーを使用することによって遂行されることができる。温度増加が、着目範囲内の種々の離散周波数において測定されると、温度増加が最大である周波数が、後続処置の間、変換器を動作させるために選択される。周波数が複数の変換器区画のために別個に最適化される実施形態では、本手技は、区画毎に行われる。処置の間、種々の区画は、ともに、または交互に(例えば、区画を通して循環する)、その個別の最適周波数毎に、駆動されてもよい。   Using a PRF-based or any other suitable temperature measurement method, the optimal ultrasonic frequency within the specified range is the same power and duration (or more generally total transmitted energy). While continuously driving the transducer at several different frequencies (eg, a defined frequency interval within a selected range) to focus the ultrasound to a specific patient target site, For each treatment, it can be determined by measuring the temperature increase at the target. This is done prior to treatment. Thus, to avoid tissue damage, the ultrasound transducer is driven at a much lower power than during subsequent procedures (but high enough to obtain a meaningful signal-to-noise ratio). Furthermore, each temperature increase is preferably measured against a similar baseline temperature to ensure comparability of measurements for different frequencies. This will allow sufficient time following each sonication to cool the tissue to a temperature approximately equal to the baseline temperature, limiting the effect on the tissue due to temperature changes (eg, clinically). (Not significant) can be accomplished by using sufficiently low energy. When the temperature increase is measured at various discrete frequencies within the range of interest, the frequency at which the temperature increase is maximum is selected to operate the transducer during the subsequent procedure. In embodiments where the frequency is optimized separately for multiple transducer sections, the procedure is performed for each section. During the procedure, the various compartments may be driven together or alternately (eg, circulating through the compartments) for their respective optimal frequencies.

組織内の超音波エネルギー吸収に有用に関連する別の数量は、焦点(波が収束し、最高強度が達成される場所)において最高である、音響放射圧力に起因する、その組織の一時的局所変位である。超音波圧力は、音響場を直接反映する変位場を生成する。変位場は、MR−ARFI等の技法を使用して、勾配コイルによって、過渡的運動または変位に敏感な磁場勾配を撮像領域に適用することによって、視覚化されることができ、勾配コイルは、標準的MRI装置(図2に描写される装置108等)の一部であり、典型的には、円筒形電磁石204の近傍に位置する。超音波パルスが、そのような勾配の存在下で印加されると、結果として生じる変位は、直接、MR応答信号の位相にエンコードされる。例えば、勾配コイルおよび変換器は、超音波パルスが、焦点近傍の物質をより高い場強度を伴う磁場の領域に向かって押すように構成されてもよい。結果として生じる磁場変化に応答して、MR応答信号の位相は、比例して変化し、それによって、超音波放射圧力によって生じる変位を信号中にエンコードする。MR−ARFIに関するさらなる詳細は、2010年4月28日出願の米国特許出願第12/769,059号に提供されており、その開示全体は、参照することによって本明細書に組み込まれる。   Another quantity that is usefully related to the absorption of ultrasonic energy in the tissue is the temporary locality of the tissue due to the acoustic radiation pressure, which is highest at the focal point (where the wave converges and the highest intensity is achieved). Displacement. The ultrasonic pressure generates a displacement field that directly reflects the acoustic field. The displacement field can be visualized by applying a magnetic field gradient that is sensitive to transient motion or displacement to the imaging region by means of a gradient coil, using techniques such as MR-ARFI, It is part of a standard MRI apparatus (such as apparatus 108 depicted in FIG. 2) and is typically located near the cylindrical electromagnet 204. When an ultrasonic pulse is applied in the presence of such a gradient, the resulting displacement is encoded directly into the phase of the MR response signal. For example, the gradient coil and transducer may be configured so that the ultrasound pulse pushes the material near the focal point toward the region of the magnetic field with higher field strength. In response to the resulting magnetic field change, the phase of the MR response signal changes proportionally, thereby encoding the displacement caused by the ultrasonic radiation pressure into the signal. Further details regarding MR-ARFI are provided in US patent application Ser. No. 12 / 769,059 filed Apr. 28, 2010, the entire disclosure of which is hereby incorporated by reference.

所与の変換器配列の場合、MR−ARFIを用いて測定された組織変位は、超音波強度に正比例する。有利には、良好な変位信号を得るために要求されるエネルギーは、典型的治療用エネルギーと比較して、非常にわずかであり(かつ、非常に短い期間、例えば、約20msの間に、音波処理によって達成され)、ARFIを処置前最適化の好適な候補にする。しかしながら、異なる方向から生じる超音波によって発生させられる変位力は、部分的に、相互に相殺される。したがって、焦点における最大エネルギー吸収のための周波数を同調させるために、MR−ARFIを使用するとき、周波数は、最終的に変換器アレイ全体を駆動するために単一周波数が選択されるときでも、好ましくは、複数の変換器区画(それぞれ、あまり大きい立体角を網羅しない)のために別個に最適化される。全体的最適周波数は、それらを好適な様式(以下に説明されるように)で組み合わせることによって、個々の区画のための最適周波数から導出される。(放射力とは対照的に、異なる区画および超音波方向に起因する熱エネルギーは、相殺なしに蓄積する。したがって、周波数最適化のために温度測定を使用するとき、手技は、全体として変換器アレイ上で行われてもよい)。   For a given transducer array, the tissue displacement measured using MR-ARFI is directly proportional to the ultrasound intensity. Advantageously, the energy required to obtain a good displacement signal is very small compared to typical therapeutic energy (and for a very short period of time, eg about 20 ms, Achieved by processing), making ARFI a good candidate for pre-treatment optimization. However, the displacement forces generated by ultrasonic waves originating from different directions are partially offset from each other. Thus, when using MR-ARFI to tune the frequency for maximum energy absorption at the focus, the frequency will eventually be even when a single frequency is selected to drive the entire transducer array. Preferably, it is optimized separately for multiple transducer sections (each not covering a very large solid angle). The overall optimum frequency is derived from the optimum frequencies for the individual partitions by combining them in a suitable manner (as described below). (In contrast to radiant power, thermal energy due to different compartments and ultrasonic directions accumulates without cancellation. Therefore, when using temperature measurement for frequency optimization, the procedure is generally applied to the transducer. May be performed on the array).

種々の実施形態の目的は、処置フローの一部である手技によって、特定の患者のための最適処置周波数を見つけることであるため、その手技は、好ましくは、短く、例えば、約数分である。これは、変換器区画の数も試験される離散周波数の数も、あまり大きくない場合、ARFIを用いて達成可能である。例えば、脳腫瘍処置において使用される湾曲(例えば、半球状)超音波変換器のための最良周波数を決定するために、変換器は、例えば、7つの区画(図6に図示されるように、キャップおよび6つのタイル)またはわずか4つの区画(キャップおよび3つのタイル)にさえ分割されてもよい。区画は、それらが網羅する立体角等の一般的基準に基づいて、または、例えば、特定の患者の生体構造に関するより詳細な基準に基づいて、定義されてもよい。組織変位は、約10の異なる周波数またはそれ未満において、例えば、600kHz〜760kHzの範囲内の20kHz間隔で9つの周波数において(図5Aに示されるように)、区画毎に測定されてもよい。区画の数をNsを用いて、離散周波数の数をNを用いて示すと、合計Ns・Nの測定が、要求される。 Since the purpose of the various embodiments is to find the optimal treatment frequency for a particular patient by a procedure that is part of the treatment flow, the procedure is preferably short, eg, about a few minutes. . This can be achieved using ARFI if the number of transducer sections and the number of discrete frequencies to be tested are not very large. For example, to determine the best frequency for a curved (eg, hemispherical) ultrasonic transducer used in brain tumor treatment, the transducer is, for example, seven compartments (as illustrated in FIG. And 6 tiles) or even only 4 compartments (cap and 3 tiles). The compartments may be defined based on general criteria such as the solid angle they cover, or based on more detailed criteria relating to the anatomy of a particular patient, for example. Tissue displacement may be measured for each compartment at about 10 different frequencies or less, for example, at 9 frequencies (as shown in FIG. 5A) at 20 kHz intervals in the range of 600 kHz to 760 kHz. The number of partitions using Ns, when the number of discrete frequencies with N f, measurement of total Ns · N f, is required.

区画毎に、全周波数を網羅する単一走査が、その区画の焦点を通過する側方平面(または、複数の、例えば、3つの平行平面)において行われてもよい(全区画がともに動作するときに達成される、理論的焦点場所から若干変位されてもよい)。MR走査は、組織変位を発生させる超音波パルスと同期される。ある場合には、変換器区画の要素間の相対的位相は、例えば、CT画像または他の先験的知識に基づいて補正され、例えば、骨変動性を補償する。最新の集束超音波/MR−ARFIシステムを使用して、本MR走査は、一実施形態では、約20秒の準備(例えば、走査パラメータを最適化するためのPSDのダウンロードおよび事前走査)、ARFIのための参照画像を得るための約3秒、および焦点を発生させ、結果として生じる組織変位を測定するための周波数あたり約3秒(9つの周波数の場合、27秒に相当する)を要求する。1区画のための最適周波数を決定するための総時間は、したがって、1分未満である。効率利得は、全周波数のために使用される共通オーバーヘッドおよび共通参照から生じ得る。(データを処理するための計算時間は、測定値を取得するための時間と比較して無視可能である。)7つの区画を有する変換器全体のために要求される総時間は、前述の例では、約7分である。   For each compartment, a single scan covering all frequencies may be performed in the lateral plane (or multiple, eg, 3 parallel planes) that pass through the focal point of that compartment (all compartments work together). May be slightly displaced from the theoretical focus location, sometimes achieved). MR scans are synchronized with ultrasound pulses that generate tissue displacement. In some cases, the relative phase between elements of the transducer section is corrected based on, for example, CT images or other a priori knowledge, for example, to compensate for bone variability. Using the state-of-the-art focused ultrasound / MR-ARFI system, the MR scan, in one embodiment, is approximately 20 seconds ready (eg, PSD download and pre-scan to optimize scan parameters), ARFI Requires about 3 seconds to obtain a reference image for and about 3 seconds per frequency to generate a focus and measure the resulting tissue displacement (9 frequencies corresponds to 27 seconds) . The total time to determine the optimal frequency for a section is therefore less than 1 minute. Efficiency gain can result from common overhead and common reference used for all frequencies. (The calculation time for processing the data is negligible compared to the time for taking the measurements.) The total time required for the entire transducer with 7 sections is the example given above. Then it is about 7 minutes.

全区画および周波数に関して測定された組織変位は、N×NアレイDij内に記憶されてもよく、行iは、周波数fに対応し、列jは、変換器区画jに対応する。区画が、異なる周波数において駆動される場合、最適周波数は、各列Di1、Di2、...DiNs内の最大エントリiを見つけ、対応する区画のための周波数fを選択することによって決定される。 Tissue displacement measured for all sections and frequency, N f × N s array D ij in may be stored in the row i corresponds to the frequency f i, column j corresponds to the converter section j . If the compartments are driven at different frequencies, the optimal frequency is determined for each column D i1 , D i2,. . . Determined by finding the largest entry i in D iNs and selecting the frequency f i for the corresponding partition.

単一最適周波数が、変換器全体のために決定される場合、各ラインi内の列を横断するエントリ(すなわち、各周波数f毎)が、全区画の寄与を捕捉する、新しい値Dcombined_iに組み合わせられる。異なる区画が、測定の間、異なる総電力(例えば、その個別の面積に比例する)において駆動される場合、個々の測定された変位Dijは、典型的には、最初に、適宜、正規化される。次いで、組み合わせられた変位Dcombined_iが、全区画の組み合わせられた処置効果に明確に相関された値をもたらす、いくつかの方法のうちの1つにおいて計算される(全部ではないが、そのうちのいくつかは、物理的解釈を有する)。例えば、いくつかの実施形態では、組み合わせられた変位値は、以下のように、個々の変位の平方根を総和し、結果を二乗し、焦点における総ピーク強度に比例する値を求めることによって計算される(コンピュータ断層撮影ベースの補正によって保証され得る、異なる区画を用いて発生させられるサブ焦点間の相対位相が正しいことを前提として)。 If a single optimal frequency is determined for the entire transducer, a new value D combined — i , where entries across the columns in each line i (ie, for each frequency f i ) capture the contribution of all partitions. To be combined. If different compartments are driven at different total powers (eg, proportional to their individual areas) during measurement, the individual measured displacements D ij are typically first normalized as appropriate. Is done. The combined displacement D combined_i is then calculated in one of several ways that yields a value that is clearly correlated to the combined treatment effect of all compartments (some but not all of which Or has a physical interpretation). For example, in some embodiments, the combined displacement values are calculated by summing the square roots of the individual displacements, squaring the result, and determining a value proportional to the total peak intensity at the focus, as follows: (Assuming that the relative phase between subfocals generated using different sections, which can be guaranteed by computed tomography based correction, is correct).

Figure 2016508808
他の実施形態では、組み合わせられた変位値は、単に、個々の変位の絶対値の和であり、集束領域内に印加された総電力と比例する。
Figure 2016508808
In other embodiments, the combined displacement value is simply the sum of the absolute values of the individual displacements and is proportional to the total power applied in the focusing region.

Figure 2016508808
さらに別の実施形態では、変位ベクトルDのL−ノルムは、以下のように計算される。
Figure 2016508808
In yet another embodiment, the L 2 -norm of the displacement vector D i is calculated as follows:

Figure 2016508808
組み合わせられた変位が計算される様式は、例えば、最適化されるべきパラメータ(例えば、ピーク圧力または総電力)に依存し得る。前述の3つの実施形態は、単に、例である。同様に、他のノルム(または、ノルムではない変数)が、区画の組み合わせられた寄与と相関する限り、使用されてもよい。組み合わせられたベクトルDcombinedの要素は、種々の周波数における総熱蓄積に比例する(または、相関される)。したがって、変換器の最適周波数は、最大組み合わせ変位が生じる周波数を識別することによって、決定されることができる。当然ながら、複数の区画のために別個に行われた測定から全体的最適周波数を決定することは、組織変位の測定に限定されない。組織変位以外のパラメータが、標的におけるエネルギー配置のインジケータとして使用される実施形態では、本パラメータの測定も同様に、全体的最適値を見つけるために、区画を横断して組み合わせられることができる。
Figure 2016508808
The manner in which the combined displacement is calculated can depend, for example, on the parameter to be optimized (eg, peak pressure or total power). The three embodiments described above are merely examples. Similarly, other norms (or non-norm variables) may be used as long as they correlate with the combined contribution of the compartments. The elements of the combined vector D combined are proportional (or correlated) to the total heat accumulation at various frequencies. Thus, the optimal frequency of the transducer can be determined by identifying the frequency at which the maximum combined displacement occurs. Of course, determining the overall optimum frequency from measurements made separately for multiple compartments is not limited to measuring tissue displacement. In embodiments where parameters other than tissue displacement are used as indicators of energy placement at the target, the measurement of this parameter can also be combined across compartments to find an overall optimum.

前述のアプローチは、焦点に蓄積されるエネルギーまたはそれを示す別のパラメータを測定するために、1つまたは複数の超音波変換器および装置(例えば、MRI装置)と併せて動作する好適な計算設備を用いて実装されることができる。計算設備は、ハードウェア(例えば、回路)、ソフトウェア、ファームウェア、または任意の好適なそれらの組み合わせ内に実装されてもよく、超音波コントローラ(例えば、図1の制御設備106)および/または標的におけるエネルギー蓄積を測定するための撮像装置または他のデバイス(例えば、図2の画像処理システム216)と統合される、あるいはそれと通信する別個のデバイスとして提供されてもよい。   The approach described above is a suitable computing facility that works in conjunction with one or more ultrasound transducers and devices (eg, MRI devices) to measure the energy stored in the focus or another parameter indicative thereof. Can be implemented using. The computing equipment may be implemented in hardware (eg, circuitry), software, firmware, or any suitable combination thereof, in the ultrasound controller (eg, control equipment 106 in FIG. 1) and / or in the target. It may be provided as a separate device that is integrated with or in communication with an imaging device or other device for measuring energy storage (eg, image processing system 216 of FIG. 2).

いくつかの実施形態では、計算設備は、好適にプログラムされた汎用コンピュータを用いて実装されてもよい。図8は、例示的実施形態を示す。コンピュータ800は、1つまたは複数のプロセッサ802(例えば、CPU)および関連付けられたシステムメモリ804(例えば、RAM、ROM、および/またはフラッシュメモリ)と、ユーザ入力/出力デバイス(画面806およびキーボード、マウス等808等)と、典型的には、1つまたは複数の(典型的には、不揮発性)記憶媒体810(例えば、ハードディスク、CCD、DVD、USBメモリキー等)および関連付けられたドライブとを含む。種々の構成要素は、1つまたは複数のシステムバス812を介して、相互とおよび外部デバイス(超音波変換器および/または撮像装置等)と通信してもよい。   In some embodiments, the computing facility may be implemented using a suitably programmed general purpose computer. FIG. 8 illustrates an exemplary embodiment. Computer 800 includes one or more processors 802 (eg, CPU) and associated system memory 804 (eg, RAM, ROM, and / or flash memory) and user input / output devices (screen 806 and keyboard, mouse, etc. 808) and typically one or more (typically non-volatile) storage media 810 (eg, hard disk, CCD, DVD, USB memory key, etc.) and associated drive. . The various components may communicate with each other and with external devices (such as ultrasound transducers and / or imaging devices) via one or more system buses 812.

システムメモリ804は、プロセッサ802の動作および他のハードウェア構成要素とのその相互作用を制御する、モジュールの群として概念的に図示される命令を含む。オペレーティングシステム820は、メモリ配分、ファイル管理、および周辺デバイスの動作等の低レベルの基本システム機能の実行を命令する。より高いレベルでは、1つまたは複数のサービスアプリケーションは、本明細書に従って、周波数最適化のために要求される、計算機能性を提供する。例えば、図示されるように、システムは、MRI(または、他の撮像)装置からの画像を分析し、その中の標的を識別し、焦点を視覚化し、標的と一致することを確実にすることを可能にする画像処理モジュール822と、標的場所に基づいて、変換器要素の相対的位相および振幅を計算し、かつ周波数最適化および処置の両方の間、超音波変換器動作を制御するための変換器制御モジュール824と、標的におけるエネルギー吸収の周波数依存性に関するデータを取得し、それに基づいて、最適周波数(または、種々の変換器区画のための複数の個別の最適周波数)を選択する機能性を提供する周波数最適化モジュール826とを含んでもよい。より具体的には、試験サブモジュール828は、試験範囲および試験周波数を規定する入力を決定および/または受信し、変換器制御モジュール824に、連続して、これらの周波数において標的を音波処理するように命令し、音波処理毎に、標的において吸収されるエネルギーの定量化を可能にする画像または他のデータを受信および/または分析する。本情報に基づいて、周波数選択モジュール830は、標的におけるエネルギー吸収を最大限にする、周波数または複数の周波数(複数の個々に最適化された区画のため)を決定する、または変換器区画を横断する吸収関連パラメータの測定を組み合わせ(例えば、前述のノルムのうちの1つを計算することによって)、標的において吸収されるエネルギーの全体的量を最大限にする周波数を見つけてもよい。   The system memory 804 includes instructions conceptually illustrated as a group of modules that control the operation of the processor 802 and its interaction with other hardware components. The operating system 820 commands the execution of low-level basic system functions such as memory allocation, file management, and peripheral device operations. At a higher level, one or more service applications provide the computational functionality required for frequency optimization in accordance with this specification. For example, as shown, the system analyzes an image from an MRI (or other imaging) device, identifies the target therein, visualizes the focus, and ensures that it matches the target. An image processing module 822 that allows for calculating the relative phase and amplitude of the transducer elements based on the target location, and for controlling ultrasonic transducer operation during both frequency optimization and treatment Transducer control module 824 and functionality to obtain data regarding the frequency dependence of energy absorption at the target and to select an optimal frequency (or multiple individual optimal frequencies for various transducer sections) based thereon And a frequency optimization module 826 that provides: More specifically, the test sub-module 828 determines and / or receives inputs that define the test range and test frequency and causes the transducer control module 824 to continuously sonicate the target at these frequencies. And, for each sonication, receive and / or analyze images or other data that allow quantification of the energy absorbed at the target. Based on this information, the frequency selection module 830 determines the frequency or multiple frequencies (for multiple individually optimized sections) that maximize energy absorption at the target, or traverses the transducer sections. Measurements of absorption related parameters may be combined (eg, by calculating one of the aforementioned norms) to find a frequency that maximizes the overall amount of energy absorbed at the target.

当然ながら、種々のモジュールの中への計算機能性の描写される編成は、ソフトウェア機能をグループ化する可能性として考えられる方法の1つにすぎない。当業者が容易に理解するように、より少ない、より多い、または異なるモジュールが、本明細書に従って、周波数最適化を促進するために使用されてもよい。しかしながら、グループ化および編成されるソフトウェアは、限定ではないが、C、C++、Fortran、Pascal、Basic、Python、アセンブリ言語、またはそれらの組み合わせを含む、種々の好適なプログラミング言語のいずれかにおいてプログラムされてもよい。さらに、汎用プロセッサによって実行されるソフトウェア命令の代替として、機能性の一部または全部は、例えば、デジタル信号プロセッサ、プログラマブルゲートアレイ、特定用途向け集積回路等を含む、プログラマブルまたは有線カスタム回路が提供されてもよい。   Of course, the depicted organization of computational functionality into various modules is just one possible way of grouping software functions. As those skilled in the art will readily appreciate, fewer, more, or different modules may be used to facilitate frequency optimization in accordance with this specification. However, the software grouped and organized is programmed in any of a variety of suitable programming languages including, but not limited to, C, C ++, Fortran, Pascal, Basic, Python, assembly language, or combinations thereof. May be. In addition, as an alternative to software instructions executed by a general purpose processor, some or all of the functionality is provided as programmable or wired custom circuits, including, for example, digital signal processors, programmable gate arrays, application specific integrated circuits, etc. May be.

本明細書に採用される用語および表現は、限定ではなく、説明の用語および表現として使用され、そのような用語および表現の使用では、図示および説明される特徴またはその一部の任意の均等物を除外する意図はない。加えて、本発明のある実施形態が説明されたが、本明細書に開示される概念を組み込む他の実施形態が、本発明の精神および範囲から逸脱することなく、使用されてもよいことは、当業者に明白となるであろう。例えば、MRベースの温度測定またはARFIの代わりに、焦点における音響ビームの(物理的または治療的)影響を測定可能な任意の非侵襲的撮像技法が、概して、本明細書に従って、最適周波数(または、異なる区画のための複数の最適周波数)を選択するために使用されてもよい。故に、説明される実施形態は、あらゆる観点において、制限ではなく、単なる例証として、見なされるものとする。   The terms and expressions employed herein are used for descriptive terms and expressions, not limitations, and the use of such terms and expressions may include any equivalents of the features illustrated and described or portions thereof. There is no intention to exclude. In addition, while certain embodiments of the invention have been described, it is to be understood that other embodiments incorporating the concepts disclosed herein may be used without departing from the spirit and scope of the invention. Will be apparent to those skilled in the art. For example, instead of MR-based temperature measurement or ARFI, any non-invasive imaging technique that can measure the (physical or therapeutic) effect of an acoustic beam at the focal point is generally in accordance with the present specification with an optimal frequency (or , Multiple optimal frequencies for different partitions) may be used. Accordingly, the described embodiments are to be considered in all respects only as illustrative and not restrictive.

Claims (19)

患者内の標的の超音波療法のための患者特異的周波数最適化方法であって、前記方法は、
(a)超音波変換器の少なくとも1つの区画に対して、かつ試験範囲内の複数の超音波周波数の各々に対して、前記標的を音波処理し、前記標的において吸収される超音波エネルギーの量と相関されるパラメータを測定することと、
(b)前記少なくとも1つの区画の各々に対して、後続の超音波療法のために、前記試験範囲内の周波数のうち、前記測定されたパラメータの値に対応する周波数を選択することであって、前記測定されたパラメータの値自体が、前記標的において吸収される超音波エネルギーの最大量に対応する、ことと
を含む、方法。
A patient-specific frequency optimization method for targeted ultrasound therapy within a patient, the method comprising:
(A) the amount of ultrasonic energy that is sonicated and absorbed at the target for at least one section of the ultrasonic transducer and for each of a plurality of ultrasonic frequencies within a test range; Measuring parameters correlated with
(B) for each of the at least one section, selecting a frequency corresponding to the value of the measured parameter among the frequencies within the test range for subsequent ultrasound therapy; The value of the measured parameter itself corresponds to the maximum amount of ultrasonic energy absorbed at the target.
ステップ(b)における周波数選択に続いて、前記少なくとも1つの区画を前記選択された周波数および治療用エネルギーレベルに駆動し、それによって、前記標的を音波処理することであって、前記治療用エネルギーレベルは、ステップ(a)において印加された音波処理のエネルギーレベルを超える、ことをさらに含む、請求項1に記載の方法。   Following the frequency selection in step (b), driving the at least one section to the selected frequency and therapeutic energy level, thereby sonicating the target, the therapeutic energy level The method of claim 1, further comprising: exceeding the energy level of the sonication applied in step (a). 前記患者の生体構造に少なくとも部分的に基づいて、前記超音波変換器内の複数の区画を定義することをさらに含む、請求項1に記載の方法。   The method of claim 1, further comprising defining a plurality of compartments in the ultrasound transducer based at least in part on the anatomy of the patient. ステップ(a)およびステップ(b)は、前記区画の各々に対して行われ、前記方法は、超音波療法の間、前記区画をともに、各々その個別の選択された周波数において駆動することをさらに含む、請求項3に記載の方法。   Step (a) and step (b) are performed for each of the compartments, and the method further comprises driving the compartments together at their respective selected frequencies during ultrasound therapy. 4. The method of claim 3, comprising. 前記試験範囲内の複数の周波数は、以前に試験された周波数に関して測定されるパラメータの値に少なくとも部分的に基づいて、動的に定義される、請求項1に記載の方法。   The method of claim 1, wherein a plurality of frequencies within the test range are dynamically defined based at least in part on a value of a parameter measured with respect to previously tested frequencies. 前記パラメータは、電力、エネルギー、強度、音響力、組織変位、および温度から成る群から選択される、請求項1に記載の方法。   The method of claim 1, wherein the parameter is selected from the group consisting of power, energy, intensity, acoustic force, tissue displacement, and temperature. 前記パラメータは、温度測定を使用して測定される、請求項1に記載の方法。   The method of claim 1, wherein the parameter is measured using a temperature measurement. 患者内の標的の超音波療法のための患者特異的周波数を選択するためのシステムであって、前記システムは、
超音波変換器と、前記標的を音波処理するように、前記変換器を周波数の試験範囲内の任意の周波数において駆動可能な関連付けられたコントローラと、
前記標的において吸収される超音波エネルギーの量と相関されるパラメータを測定するための測定設備と、
(i)前記超音波変換器コントローラに、前記標的を音波処理するように、前記試験範囲内の複数の周波数の各々において、前記変換器の少なくとも1つの区画を連続して駆動させることと、(ii)前記測定設備に、前記周波数の各々に対して、前記標的において吸収される超音波エネルギーの量と相関されるパラメータを測定させることと、(iii)前記少なくとも1つの区画の各々に対して、後続の集束超音波療法のために、前記試験範囲内の周波数のうち、前記測定されたパラメータの値に対応する周波数を選択することであって、前記測定されたパラメータの値自体は、前記標的において吸収される超音波エネルギーの最大量に対応する、こととのための計算設備と
を備える、システム。
A system for selecting a patient specific frequency for ultrasound therapy of a target within a patient, the system comprising:
An ultrasonic transducer and an associated controller capable of driving the transducer at any frequency within a frequency test range to sonicate the target;
A measurement facility for measuring a parameter correlated with the amount of ultrasonic energy absorbed at the target;
(I) causing the ultrasonic transducer controller to continuously drive at least one section of the transducer at each of a plurality of frequencies within the test range to sonicate the target; ii) having the measurement facility measure a parameter correlated to the amount of ultrasonic energy absorbed at the target for each of the frequencies; and (iii) for each of the at least one compartment. Selecting a frequency corresponding to the value of the measured parameter among the frequencies within the test range for subsequent focused ultrasound therapy, wherein the measured parameter value itself is And a computing facility for corresponding to the maximum amount of ultrasonic energy absorbed at the target.
前記測定設備は、磁気共鳴撮像装置を備える、請求項8に記載のシステム。   The system of claim 8, wherein the measurement facility comprises a magnetic resonance imaging device. 前記超音波変換器は、複数の区画を備える、請求項8に記載のシステム。   The system of claim 8, wherein the ultrasonic transducer comprises a plurality of compartments. 前記コントローラは、前記超音波変換器に、超音波療法の間、前記区画をともに、各々その個別の選択された周波数において駆動させるように構成されている、請求項10に記載のシステム。   The system of claim 10, wherein the controller is configured to cause the ultrasound transducer to drive the compartments together at their respective selected frequencies during ultrasound therapy. 患者内の標的の超音波療法のための患者特異的周波数最適化方法であって、前記方法は、
超音波変換器アレイ内の複数の区画を定義することと、
前記区画に対して別個に、前記標的を音波処理するように試験周波数範囲内の複数の周波数の各々に対して前記区画を連続的に駆動することと、
前記周波数の各々に対して、前記標的において吸収される超音波エネルギーの量と相関されるパラメータを測定することと、
前記複数の周波数の各々に対して、前記複数の区画に関して測定された前記パラメータの値を組み合わせて、前記標的において吸収される超音波エネルギーの総量と相関される総パラメータ値にすることと、
後続の集束超音波療法のために、前記複数の周波数のうち、前記測定された総パラメータの値に対応する周波数を選択することであって、前記測定された総パラメータの値自体は、前記標的において吸収される超音波エネルギーの最大総量に対応する、ことと
を含む、方法。
A patient-specific frequency optimization method for targeted ultrasound therapy within a patient, the method comprising:
Defining a plurality of compartments in the ultrasonic transducer array;
Separately driving the compartment for each of a plurality of frequencies within a test frequency range to sonicate the target separately to the compartment;
Measuring a parameter correlated with the amount of ultrasonic energy absorbed at the target for each of the frequencies;
For each of the plurality of frequencies, combining the values of the parameters measured for the plurality of compartments into a total parameter value correlated with a total amount of ultrasonic energy absorbed at the target;
For the subsequent focused ultrasound therapy, selecting a frequency corresponding to the measured total parameter value among the plurality of frequencies, wherein the measured total parameter value itself is the target Corresponding to the maximum total amount of ultrasonic energy absorbed in the method.
前記パラメータは、電力、エネルギー、強度、音響力、組織変位、または温度から成る群から選択される、請求項12に記載の方法。   The method of claim 12, wherein the parameter is selected from the group consisting of power, energy, intensity, acoustic force, tissue displacement, or temperature. 前記パラメータは、温度測定を使用して測定される、請求項12に記載の方法。   The method of claim 12, wherein the parameter is measured using a temperature measurement. 前記パラメータは、音響放射力撮像を使用して測定される、請求項12に記載の方法。   The method of claim 12, wherein the parameter is measured using acoustic radiation force imaging. 患者内の標的の超音波療法のための患者特異的周波数を選択するためのシステムであって、前記システムは、
複数の区画を備える超音波変換器と、前記標的を音波処理するように、前記変換器区画のそれぞれを周波数の範囲内の複数の周波数のいずれかにおいて駆動可能である関連付けられたコントローラと、
前記標的において吸収される超音波エネルギーの量と相関されるパラメータを測定するための測定設備と、
(i)前記標的を音波処理するように、試験範囲内の複数の周波数の各々において、前記超音波変換器コントローラに、前記区画のそれぞれを別個に連続して駆動させることと、(ii)前記測定設備に、前記周波数の各々に対して、前記標的において吸収される超音波エネルギーの量と相関されるパラメータを測定させることと、(iii)前記複数の周波数の各々に対して、前記複数の区画に関して測定された前記パラメータの値を組み合わせて前記標的において吸収される超音波エネルギーの総量と相関される総パラメータ値にすることと、(iv)後続の集束超音波療法のために、前記複数の周波数のうち、前記測定された総パラメータの値に対応する最適周波数を選択することであって、前記測定された総パラメータの値自体は、前記標的において吸収される超音波エネルギーの最大総量に対応することとのための計算設備と
を備える、システム。
A system for selecting a patient specific frequency for ultrasound therapy of a target within a patient, the system comprising:
An ultrasonic transducer comprising a plurality of compartments and an associated controller capable of driving each of the transducer compartments at any of a plurality of frequencies within a range of frequencies to sonicate the target;
A measurement facility for measuring a parameter correlated with the amount of ultrasonic energy absorbed at the target;
(I) causing the ultrasonic transducer controller to drive each of the compartments separately and continuously at each of a plurality of frequencies within a test range to sonicate the target; Causing a measurement facility to measure, for each of the frequencies, a parameter correlated to the amount of ultrasonic energy absorbed at the target; and (iii) for each of the plurality of frequencies Combining the values of the parameters measured for a compartment into a total parameter value correlated with the total amount of ultrasonic energy absorbed at the target; (iv) for the subsequent focused ultrasound therapy, Of the measured total parameter values, the optimum frequency corresponding to the measured total parameter value is selected, and the measured total parameter value itself is: It is absorbed in the serial target and a calculation facility for the correspond to the maximum amount of ultrasonic energy, the system.
前記測定設備は、磁気共鳴撮像装置を備える、請求項16に記載のシステム。   The system of claim 16, wherein the measurement facility comprises a magnetic resonance imaging device. 前記測定されるパラメータは、組織変位である、請求項16に記載のシステム。   The system of claim 16, wherein the measured parameter is tissue displacement. 前記コントローラは、前記超音波変換器に、超音波療法の間、前記区画をともに前記選択される最適周波数において駆動させるように構成されている、請求項16に記載のシステム。   The system of claim 16, wherein the controller is configured to cause the ultrasound transducer to drive the compartments together at the selected optimal frequency during ultrasound therapy.
JP2015560804A 2013-03-06 2014-03-06 Frequency optimization in ultrasonic treatment Expired - Fee Related JP6442788B2 (en)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201361773394P 2013-03-06 2013-03-06
US61/773,394 2013-03-06
PCT/IB2014/000920 WO2014135987A2 (en) 2013-03-06 2014-03-06 Frequency optimization in ultrasound treatment

Publications (3)

Publication Number Publication Date
JP2016508808A true JP2016508808A (en) 2016-03-24
JP2016508808A5 JP2016508808A5 (en) 2017-02-23
JP6442788B2 JP6442788B2 (en) 2018-12-26

Family

ID=51220604

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2015560804A Expired - Fee Related JP6442788B2 (en) 2013-03-06 2014-03-06 Frequency optimization in ultrasonic treatment

Country Status (5)

Country Link
US (2) US20160008633A1 (en)
EP (1) EP2964328B1 (en)
JP (1) JP6442788B2 (en)
CN (1) CN105339045B (en)
WO (1) WO2014135987A2 (en)

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018519061A (en) * 2015-06-24 2018-07-19 ザ リージェンツ オブ ザ ユニヴァシティ オブ ミシガン Tissue disruption therapy system and method for the treatment of brain tissue
KR20190108286A (en) * 2018-03-14 2019-09-24 한국과학기술연구원 Method for deciding location of ultrasonic transducer
JP2021505290A (en) * 2017-12-11 2021-02-18 インサイテック・リミテッド Adaptive closed-loop ultrasound therapy
JP2021510104A (en) * 2018-01-05 2021-04-15 インサイテック・リミテッド Multi-frequency ultrasonic transducer
JP2022515488A (en) * 2018-12-27 2022-02-18 インサイテック・リミテッド Optimization of transducer configuration in ultrasonic procedure
JP2022535819A (en) * 2019-06-06 2022-08-10 インサイテック・リミテッド Improved Magnetic Resonance (MR) Performance in MR-Guided Ultrasound Systems
US11432900B2 (en) 2013-07-03 2022-09-06 Histosonics, Inc. Articulating arm limiter for cavitational ultrasound therapy system
US11648424B2 (en) 2018-11-28 2023-05-16 Histosonics Inc. Histotripsy systems and methods
US11813485B2 (en) 2020-01-28 2023-11-14 The Regents Of The University Of Michigan Systems and methods for histotripsy immunosensitization
US11819712B2 (en) 2013-08-22 2023-11-21 The Regents Of The University Of Michigan Histotripsy using very short ultrasound pulses
US12318636B2 (en) 2022-10-28 2025-06-03 Histosonics, Inc. Histotripsy systems and methods
US12343568B2 (en) 2020-08-27 2025-07-01 The Regents Of The University Of Michigan Ultrasound transducer with transmit-receive capability for histotripsy

Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015000721A1 (en) * 2013-07-03 2015-01-08 Koninklijke Philips N.V. Temperature distribution determining apparatus.
US10799914B2 (en) 2014-06-02 2020-10-13 Luminex Corporation Methods and systems for ultrasonic lysis
US11085980B2 (en) * 2016-05-12 2021-08-10 University Of Virginia Patent Foundation Detecting signal changes in heated bone with a 3D spiral ultra-short echo time sequence
US12179042B2 (en) 2017-02-23 2024-12-31 Oron Zachar Transcranial ultrasound focusing
EP3645118B1 (en) 2017-06-29 2023-11-29 Insightec Ltd. Simulation-based drug treatment planning
CN111405927A (en) * 2017-09-29 2020-07-10 学校法人日本医科大学 Ultrasound therapy device
EP3801763A1 (en) * 2018-06-06 2021-04-14 Insightec Ltd. Focused ultrasound system with optimized monitoring of cavitation
JP7145317B2 (en) * 2018-08-24 2022-09-30 インサイテック・リミテッド ultrasound-mediated nerve stimulation
US11730452B2 (en) * 2019-04-09 2023-08-22 Insightec Ltd. Systems and methods for regulating microbubbles in ultrasound procedures
AU2020282737A1 (en) 2019-05-29 2021-12-16 Sonalasense, Inc. Sonosensitization
EP4072428A1 (en) 2019-12-12 2022-10-19 Insightec Ltd. Systems and methods for reducing interference between mri apparatus and ultrasound systems
CN111755112B (en) * 2020-06-29 2024-02-02 湖南揽月医疗科技有限公司 Ultrasonic control method, ultrasonic control device, electronic equipment and ultrasonic treatment head
WO2022106891A1 (en) 2020-11-18 2022-05-27 Insightec, Ltd. Multiparametric optimization for ultrasound procedures
CN118678921A (en) 2021-12-09 2024-09-20 医视特有限公司 Systems and methods for efficient delivery of monoclonal antibodies to neural targets
CN119233843A (en) 2022-03-22 2024-12-31 医视特有限公司 Monitoring tissue permeability during ultrasound procedures
CN115999082A (en) * 2022-12-28 2023-04-25 重庆融海超声医学工程研究中心有限公司 Ultrasound Therapy Equipment
CN116271582B (en) * 2023-03-03 2024-03-01 河南翔宇医疗设备股份有限公司 Focused ultrasound therapeutic apparatus, control method, device and medium
WO2024257021A1 (en) 2023-06-13 2024-12-19 Insightec Ltd. Tissue type-based blood-brain barrier opening and treatment parameter establishment systems thereof
CN120155110B (en) * 2025-05-16 2025-08-08 天津德祥生物技术股份有限公司 In-needle mixing method and system based on ultrasound

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63177848A (en) * 1987-01-19 1988-07-22 オリンパス光学工業株式会社 Ultrasonic medical treatment apparatus
WO2005094701A1 (en) * 2004-03-31 2005-10-13 Toudai Tlo, Ltd. Ultrasonic wave irradiating method and ultrasonic wave irradiating device
JP2010534076A (en) * 2007-02-16 2010-11-04 ケー. パール,ポール An apparatus and method that applies non-invasive ultrasound to shape the body using skin contact cooling.

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3746427A (en) * 1971-10-15 1973-07-17 Zenith Radio Corp Acousto-optical system with simplified optics
US4995693A (en) * 1988-08-05 1991-02-26 Unisys Corporation Multi-position opto-electronic switch
US5984881A (en) * 1995-03-31 1999-11-16 Kabushiki Kaisha Toshiba Ultrasound therapeutic apparatus using a therapeutic ultrasonic wave source and an ultrasonic probe
US6307799B1 (en) * 1998-12-03 2001-10-23 Nanyang Technological University Acousto optic data storage system on a stationary and high density data storage media
JP2004520870A (en) * 2000-11-28 2004-07-15 アレズ フィジオニックス リミテッド Non-invasive physiological evaluation system and method
US20080208084A1 (en) * 2003-02-05 2008-08-28 Timi 3 Systems, Inc. Systems and methods for applying ultrasound energy to increase tissue perfusion and/or vasodilation without substantial deep heating of tissue
US20050249667A1 (en) * 2004-03-24 2005-11-10 Tuszynski Jack A Process for treating a biological organism
JP4885429B2 (en) * 2004-05-13 2012-02-29 オリンパス株式会社 Optical stimulator and optical scanning observation device
JP2008509777A (en) * 2004-08-17 2008-04-03 テクニオン リサーチ アンド ディベロップメント ファウンデーション リミテッド Treatment of tissue damage by image guidance using ultrasound
CN101147196A (en) * 2005-03-24 2008-03-19 皇家飞利浦电子股份有限公司 optical scanning equipment
US8218143B2 (en) * 2005-09-26 2012-07-10 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Noninvasive detection of elements and/or chemicals in biological matter
US7697195B2 (en) * 2006-05-25 2010-04-13 Zygo Corporation Apparatus for reducing wavefront errors in output beams of acousto-optic devices
ES1064835Y (en) * 2007-02-16 2008-03-16 Munoz Francisco Jose Arriaza ENERGY APPLICATION THERAPEUTIC DEVICE
US20090062724A1 (en) * 2007-08-31 2009-03-05 Rixen Chen System and apparatus for sonodynamic therapy
US8585618B2 (en) * 2008-12-22 2013-11-19 Cutera, Inc. Broad-area irradiation of small near-field targets using ultrasound
EP2489034B1 (en) * 2009-10-14 2016-11-30 Insightec Ltd. Mapping ultrasound transducers
CN102686278B (en) * 2009-12-28 2016-01-13 皇家飞利浦电子股份有限公司 Therapeutic equipment
US10576304B2 (en) * 2010-06-29 2020-03-03 Sunnybrook Research Institute Thermal therapy apparatus and method using focused ultrasonic sound fields
US8968205B2 (en) * 2011-02-10 2015-03-03 Siemens Medical Solutions Usa, Inc. Sub-aperture control in high intensity focused ultrasound
US11167154B2 (en) * 2012-08-22 2021-11-09 Medtronic, Inc. Ultrasound diagnostic and therapy management system and associated method

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63177848A (en) * 1987-01-19 1988-07-22 オリンパス光学工業株式会社 Ultrasonic medical treatment apparatus
WO2005094701A1 (en) * 2004-03-31 2005-10-13 Toudai Tlo, Ltd. Ultrasonic wave irradiating method and ultrasonic wave irradiating device
JP2010534076A (en) * 2007-02-16 2010-11-04 ケー. パール,ポール An apparatus and method that applies non-invasive ultrasound to shape the body using skin contact cooling.

Cited By (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11432900B2 (en) 2013-07-03 2022-09-06 Histosonics, Inc. Articulating arm limiter for cavitational ultrasound therapy system
US12350525B2 (en) 2013-08-22 2025-07-08 The Regents Of The University Of Michigan Histotripsy using very short ultrasound pulses
US11819712B2 (en) 2013-08-22 2023-11-21 The Regents Of The University Of Michigan Histotripsy using very short ultrasound pulses
JP2018519061A (en) * 2015-06-24 2018-07-19 ザ リージェンツ オブ ザ ユニヴァシティ オブ ミシガン Tissue disruption therapy system and method for the treatment of brain tissue
US12220602B2 (en) 2015-06-24 2025-02-11 The Regents Of The University Of Michigan Histotripsy therapy systems and methods for the treatment of brain tissue
US11135454B2 (en) 2015-06-24 2021-10-05 The Regents Of The University Of Michigan Histotripsy therapy systems and methods for the treatment of brain tissue
JP2021505290A (en) * 2017-12-11 2021-02-18 インサイテック・リミテッド Adaptive closed-loop ultrasound therapy
US12076520B2 (en) 2017-12-11 2024-09-03 Insightec, Ltd. Control of exogenous agent characteristics in microbubble-mediated ultrasound procedures
JP7502185B2 (en) 2017-12-11 2024-06-18 インサイテック リミテッド Adaptive Closed-Loop Ultrasound Therapy
JP7321162B2 (en) 2018-01-05 2023-08-04 インサイテック リミテッド Multi-frequency ultrasonic transducer
JP2021510104A (en) * 2018-01-05 2021-04-15 インサイテック・リミテッド Multi-frequency ultrasonic transducer
JP2023134811A (en) * 2018-01-05 2023-09-27 インサイテック リミテッド Multi-frequency ultrasound transducers
KR20190108286A (en) * 2018-03-14 2019-09-24 한국과학기술연구원 Method for deciding location of ultrasonic transducer
KR102124421B1 (en) * 2018-03-14 2020-06-18 한국과학기술연구원 Method for deciding location of ultrasonic transducer
US12420118B2 (en) 2018-11-28 2025-09-23 Histosonics, Inc. Histotripsy systems and methods
US11648424B2 (en) 2018-11-28 2023-05-16 Histosonics Inc. Histotripsy systems and methods
US11813484B2 (en) 2018-11-28 2023-11-14 Histosonics, Inc. Histotripsy systems and methods
US11980778B2 (en) 2018-11-28 2024-05-14 Histosonics, Inc. Histotripsy systems and methods
JP2022515488A (en) * 2018-12-27 2022-02-18 インサイテック・リミテッド Optimization of transducer configuration in ultrasonic procedure
JP7302936B2 (en) 2018-12-27 2023-07-04 インサイテック リミテッド Optimization of transducer configuration in ultrasound procedures
JP7289067B2 (en) 2019-06-06 2023-06-09 インサイテック リミテッド Improved Magnetic Resonance (MR) Performance in MR-Guided Ultrasound Systems
US12151125B2 (en) 2019-06-06 2024-11-26 Insightec Ltd. Magnetic resonance (MR) performance in MR-guided ultrasound systems
JP2022535819A (en) * 2019-06-06 2022-08-10 インサイテック・リミテッド Improved Magnetic Resonance (MR) Performance in MR-Guided Ultrasound Systems
US11813485B2 (en) 2020-01-28 2023-11-14 The Regents Of The University Of Michigan Systems and methods for histotripsy immunosensitization
US12343568B2 (en) 2020-08-27 2025-07-01 The Regents Of The University Of Michigan Ultrasound transducer with transmit-receive capability for histotripsy
US12318636B2 (en) 2022-10-28 2025-06-03 Histosonics, Inc. Histotripsy systems and methods
US12390665B1 (en) 2022-10-28 2025-08-19 Histosonics, Inc. Histotripsy systems and methods

Also Published As

Publication number Publication date
EP2964328B1 (en) 2021-09-01
US20190009109A1 (en) 2019-01-10
CN105339045A (en) 2016-02-17
WO2014135987A3 (en) 2014-12-31
WO2014135987A2 (en) 2014-09-12
US11872412B2 (en) 2024-01-16
US20160008633A1 (en) 2016-01-14
JP6442788B2 (en) 2018-12-26
CN105339045B (en) 2019-03-01
EP2964328A2 (en) 2016-01-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6442788B2 (en) Frequency optimization in ultrasonic treatment
US11684807B2 (en) Optimization of transducer configurations in ultrasound procedures
JP7335367B2 (en) Overcoming Acoustic Field and Skull Heterogeneity
CN112236195B (en) Focused ultrasound system with optimized cavitation monitoring
US12409345B2 (en) Aberration corrections for dynamically changing media during ultrasound therapy
US10589129B2 (en) Therapeutic ultrasound with reduced interference from microbubbles
US20140236061A1 (en) Method, apparatus, and high intensity focused ultrasound (hifu) system for generating ultrasound that forms multi-foci via medical image in region of interest
US10765892B1 (en) Systems and methods for optimizing transcranial ultrasound focusing
US10874353B2 (en) Systems and methods for avoiding MRI-originated interference with concurrently used systems
JP6896719B2 (en) Systems and methods to avoid interference of MRI origin to RF systems used in parallel
CN112204412A (en) K-space adaptive sampling during MR guided non-invasive therapy
US11112473B2 (en) Systems and methods for avoiding MRI-originated interference with concurrently used systems
JP2022501080A (en) Improved automatic reflex focusing
WO2023079358A2 (en) Variable-bandwidth transducers with asymmetric features
KR20140102994A (en) A method, apparatus and HIFU system for generating ultrasound forming multi-focuses in region of interest
US20150010222A1 (en) Systems and methods of high frame rate streaming for treatment monitoring
US12402802B2 (en) Avoiding MRI-interference with co-existing systems

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20170116

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20170116

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20171004

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20171012

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20180111

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20180124

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20180622

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20180822

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20181012

A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711

Effective date: 20181108

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20181108

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821

Effective date: 20181108

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6442788

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees